旅政委张平化亲自到716团作动员，决心集中优势兵力，四面包围日军，以奇袭与强攻相结合的办法，一举歼灭段家圩的日军。
10月1日晚，716团经80余公里急行军，于2日3时许，分别进到预定位置。突袭战斗，就这样，从7个方向开始发起了。.
4时，2营、3营突击队开始攻击前进。突击队通过了水壕，挪开了鹿砦石，对木桩进行突然爆破，惊慌失措的日军急忙向后退逃。正待发起冲击时，日军地堡里的机枪向他们猛烈射击。随即，突击队由奇袭转入强攻。突击1小组实施正面火力牵制，2小组从左侧迂回，4小组和5小组从右侧。.4小组的突击队员李彬接近地堡时，他机智地拿起一条扁担向地堡扔去，日军误认为是爆破筒，慌忙躲藏，3名突击队员趁机冲入，三面合击，攻占了地堡。4时30分，3营9连利用突击队打通的通道，首先夺取了东北角大碉堡，突入圩内。.
7连和8连从9连两侧发起进攻，也相继突入圩内，以大刀、刺刀与日军展开了白刃格斗。
2营4连在3营9连突击后不久也攻入歼灭了西南角大碉堡里的日军。
5连和6连分别从西面和南面发起攻击，也很快突入圩内。.
段家圩的日军遭四面突击，首尾不能相顾，处处挨打。只经24小时战斗，除阿木君率三四人逃跑外，全部被歼灭。
10月3日，716团返抵娄顶地区集结。至此，358旅参加百团行动宣告结束。全旅共进行了大小战斗行动19次，破坏铁路120公里、桥梁5座。
百团大战的胜利，让中国人民看到了抗日胜利的曙光。朱德在庆祝百团大战胜利大会上说：“百团大战是对付敌人囚笼政策的办法，这个办法还能拖住敌人，延缓敌人进攻我们的大后方计划。”蒋介石也高兴地致电朱德和彭德怀：“贵部窥此良机，断然出击，予敌甚大打击，特电嘉奖。”
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